亮度均匀而且不产生阴影，否则，眼睛的频繁明暗调节，不仅会 增加眼睛的疲劳，而且会引起错误操作。 7、眩光
物体表面产生的刺眼和耀眼的强烈光线，称为眩光。
26
8、对比感度
Cp

L p Lp

Lp Lo Lb
1 Sc Cp
式中：CP ——临界对比度 △Lp——临界亮度差 Lp——背景亮度 Lo ——物体的亮度 SC——对比感度
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等响曲线
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47
响度与响度级的关系
48
3.3.3 听觉的物理特性 • （声音：音调、强度、音色） 1 .频率响应（感受性） • 人耳能听闻的频率比为fmin/fmax=1：1000； • 频率感受的上限随着年龄的增长而逐年连续下降，见图3-10； • 听觉的频率响应特性对听觉传示装置的设计是很重要的。
6
图3-2反射弧和信息链
7
2. 信息链 人机系统的信息在人的神经系统中的循环过程形成信
息链。见图3-2（b）。
8
3.1.3 感觉通道与适用的信息 人机系统中的最常用的感觉通道是视觉通道（80%）、听觉通道（
14%）和触觉和其他通道（6%）。其适用场合参阅表3-1。
9
返回 10
3.2 视觉机能及其特征
一般应根据观察目标的大小和形
状以及工作要求确定视距，普通 操作的视距范围在38～76cm之间 ，在56cm处最为适宜。
20
图3-6 人的垂直视野
在垂直面内，标准视线为水平视线 ，最大固定视野为115°，标准视 线上方50°，下方70°，扩大的视 野为150°，站立时的自然视线低 于水平线10°，坐着时自然视线代 于水平视线15°；人在很低松驰的 状态中，站着和坐着时的自然视线 偏离标准视线分别是30°和38°。 因此，人在轻松的时刻观看展览时 ，展示物的位置在低于标准视线 30°的区域里。
• 目标与背景有一定的对比度时， 人眼才能看清其形状。这种对 比可以用颜色（背景与物体具 有不同的颜色），也可以用亮 度（背景与物体在亮度上有一 定的差别）。
• 人眼刚刚能看辨别到物体时， 背景与物体之间的最小亮度差 称为临界亮度差。临界亮度差 与背景亮度之比称为临界对比 度；临界对比的倒数称为对比 感度。
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3、照度
照度是用来表示被照面（点）上光的强弱。投射到被照面上的 光通量与被照面的面积之比称为该面的照度，用符号E表示。定义 式为：
E=φ /S 式中：φ ——被照面上接受的光通量(lm)
S——被照面的面积(m2)，与光线垂直。 照度的单位为勒克斯(lx), 表示1流明的光通量均匀分布在1平 方米的被照面上，即：
图3-9 （a）人耳的基本结构 （b）耳蜗
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声学常识
一 、声功率（W） 声功率是指单位时间内，声波通过垂直于传播方向某指定面积的 声能量。在噪声监测中，声功率是指声源总声功率。单位为瓦W。
二、声强（I） 声强是指单位时间内，声波通过垂直于传播方向单位面积的
声能量。单位为 W/m2。 三、声压（P）
图3-6 人的水平视野
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23
3. 中央视觉和周围视觉 中央视觉（明视觉）—视锥细胞（感色能力强、能清晰分辨物 体）。 周围视觉（暗视觉）—视杆细胞（观察空间范围和正在运动的物 体）。
操作者在进行作业时，除要注视操作对象外，还要求看 到周围情况。如果视野很小或缺损，将会对工作效率产生影 响，甚至造成工作事故。因而，在选择车பைடு நூலகம்船驾驶员时，必 须检查其正常视野范围。如果各方面的视野都缩小10°以内 者称为工业盲。
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响度级(LN)： • 响度级是建立在两个声音主观比较的基础上，选择1000Hz的纯
音作基准音，若某一声音听起来与该纯音一样响，则该声音的 响度级在数值上就等于这个纯音的声压级（dB）。响度级用LN 表示，单位是“方”。 • 如果某声音听起来与声压级为80dB，频率为1000Hz的纯音一样 响，则该声音的响度级就是80方。 • 不同声音的响度级可从ISO等响曲线上查出来。
人体感知与运动特征
1
主要内容
1.人在系统中的功能 2.视觉机能及其特征 3.听觉机能及其特征 4.其他感觉机能及其特征 5.人的信息处理系统
2
3.1 人在系统中的功能
3.1.1 人是系统中的重要“环节” 把操作者作为人机系统中的一个“环节”来研究，人与外界
发生联系的主要是三个子系统，即感觉系统、神经系统、运动 系统见图3-1。
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3.3 听觉机能及其特征
3.3.1 听觉刺激 听觉的适宜刺激是声音，声音的声源是振动的物体，人的听感范
围：20～20000Hz。感受性最高的频率范围 :1000～4000Hz 3.3.2 听觉系统
起主要作用的部位：内耳耳蜗 起辅助作用的部位：外耳、中耳、内耳的其它部分，见图3-9。
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人耳的构造
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图3-3 全部电磁波中的光谱可见
返回 13
数字
左视野
文字
右视野
处理文字的能力较强
处理数字的能力较强
图3-4 人的视觉系统
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图3-5 眼睛结构示意图
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表B1
视网膜的视杆细胞和视锥细胞的不同性质
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16
3.2.3 视觉机能 1.视角与视力
视角：由瞳孔中心到观察对象两端所张开的角度。（如图3-5） α =2arctg(D/2L)
感知响应系统 感知响应过程
3
图3-1 人机系统示意图
4
3.1.2 人的感知与反应机能（感知响应）
1. 反射弧（反射的生理结构基础）
反射是神经系统调节肌体活动的一种基本形成.
反射活动的全部结构组成反射弧；反射弧具有五个基
本环节，即感受器
传入神经元 中间神经元
传出神经元
放应器。见图3-2（a）。
5
反 射 弧
1(lx)=1(lm)/m2
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4、亮度 发光体在视线方向单位投影面上的发光强度称为该物体表面
的亮度，用符号L来表示，表达式为： L=Iθ /Scosθ
式中 Iθ ----发光体在视线方向上的光强(cd)； Scosθ ----发光体在视线方向上的投影面积m2；
θ ----视线方向与发光面法线（垂线）的夹角。 L的单位为坎德拉每平方米（cd/m2）
声压级：LP = 20lg(P/P0) 式中：LP＿＿ 声压级（dB）； P ＿＿ 实测声压（Pa）； P0＿＿ 基准声压，为2×10-5Pa，该值是对1000HZ的纯 音，人耳刚能听到的最低声压。
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五、响度和响度级 响度（N）：
响度是人耳判别声音由轻到响的强度等级概念，它不仅取 决于声音的强度(如声压级)，还与它的频率及波形有关。响度 的单位为“宋”，1宋的定义为声压级为40dB,频率为1000Hz， 且来自听者正前方的平面波形的强度。 如果另一个声音听起来比1宋的声音大n倍，即该声音的响度为 n宋。
视力=1/能够分辨的最小物体的视角
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2. 视野与视距 视野：眼睛观看正前方物体时所能看得见的空间范围,常以角度来 表示。(静视野、注视视野、动视野 ) 动视野:见图3-6。 水平视野（单视野/双视野）:
1.5º—3.0º——特优视区；（物象落在黄斑上） 10º以内——最优视区； 10º—20º——瞬息视区；（能在很短的时间内看清物体） 20º—30º——有效视区；（需集中注意力看） 其余：良好视区。
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4. 双眼视觉和立体视觉 双眼视觉：视野范围较大；具有分辨物体深浅、远近等相对位置 的能力；能形成立体视觉。
5. 色觉和色视野 色视野是指颜色对眼的刺激能引起感觉的范围。(见图3-7)
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6. 暗适应和明适应(视觉的适应) 人眼随视觉环境中光亮度的变化而感受性发生变化的过程，有
暗适应和明适应两种。 见图3-8 根据视觉的明暗适应特征，要求在设计工作面照明时，需使其
备注
20～40
完全坐着，部分地依 靠视觉辅助手段（小 型放大镜、显微镜）
40～60
坐着或站着
至80
30～ 250 250…
坐或站
多为站着
坐或站
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在水平面内最大固 定 双 眼 视 野 为 180° ， 扩 大 的 视 野 为 190° ， 在标准视线左右各 10° ～ 20° 视 野 内 可 以辨别字。在标准视 线 左 右 各 5° ～ 30° 视野内可以辨别字母， 在标准视线右30°～ 60°范围是颜色视野， 人最敏锐的视力是在 标准视线两侧各10° 的视野内。
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表B3 最小可辩角度和分辨颜色的情况
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照明的基本概念
1、光通量 光源在单位时间内向周围空间辐射并引起视觉的能量，称
为光通量，用符号φ 表示，单位为流明（lm）。光通量是光 源的一个重要参数，是照明设计的必备数据。
当波长为555nm的黄、绿光的辐射功率为1W时，人眼感觉量 为680lm，所以1lm就相当于波长为555nm的单色光辐射功率为 （1/680）W时的光通量。
白底黑字、白底红字。 • 8、物体的颜色在有色光源的照射下会产生变化，显现的颜色与物
体本色，照射光线的颜色之间的关系有一定规律性。如表B2。 • 9、眼睛在直视方向的最小分辨角和分辨颜色的情况。如表B3。 • 10、视觉损伤 • 11、视觉疲劳
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左上限
右上限
左下限
右下限
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表B2 显现的颜色与物体本色、照射光的颜色之间的关系
的
运 • 3. 准确性：水平方向上对尺寸和比例的估计更准确。
动
规 • 4. 观察情况的优先性：左上—右上—左下—右下视区,仪表
律
的布置必须考虑这一点。
• 5. 设计依据：以双眼视野为设计依据。